Bonjour, j'ai un DM à rendre pour lundi et je souhaiterais un peu d'aide.
Voici l'énoncé :
Exercice II : cinétique chimique (4 points).
Pour étudier, à température constante et en milieu acide, la cinétique de la transformation chimique entre
l'ion permanganate MnO4− et l'acide oxalique H2C2O4, on réalise l'expérience suivante :
À la date t = 0, on mélange rapidement, en présence d'un excès d'acide sulfurique, V1 = 40 mL d'une solution aqueuse (S1) de permanganate de potassium de concentration C1 = 5,0 . 10^-3 mol . L-1 et V2 = 60 mL d'une solution aqueuse (S2) d'acide oxalique de concentration C2 = 5,0 . 10^-2 mol . L-1.
La couleur d'une solution contenant des ions permanganate dépend fortement de la concentration de ces ions. On utilise cette propriété pour déterminer la concentration [ MnO4− ] à chaque instant (dosage colorimétrique).
1. Réaction étudiée
L'équation de la réaction modélisant cette transformation s'écrit :
2 MnO4- (aq) + 5 H2C2O4 (aq) + 6 H3O+ (aq) = 2 Mn2+ (aq) + 10 CO2 (aq) + 14 H2O (l)
Les couples oxydo-réducteurs qui interviennent sont MnO4- / Mn2+ et CO2 / H2C2O4 .
Écrire les demi équations électroniques correspondantes.
2. Préparation des solutions
On dispose :
- de la verrerie suivante : éprouvettes graduées de 10 mL, 100 mL ; burette graduée de 25 mL ; pipettes jaugées de 1 mL, 5 mL, 10 mL ; fioles jaugées de 100 mL, 500 mL ; bechers.
- de produits suivants : solution aqueuse de permanganate de potassium à C0 = 0,10 mol . L-1 ; solution aqueuse d'acide oxalique à C2 = 5,0 . 10^-2 mol . L-1 acidifiée par l'acide sulfurique ; eau distillée.
a) Décrire par des schémas clairs et assortis de légendes précises la manipulation permettant de fabriquer V = 100 mL de la solution S1 à partir de la solution disponible.
b) Calculer en moles la quantité n1 d'ions permanganate et la quantité n2 d'acide oxalique présentes à t = 0 dans le mélange réactionnel.
c) Déterminer le réactif limitant de cette transformation.
3. Expérience
L'étude colorimétrique donne les résultats suivants :
t (s) 0 20 40 60 70 80 90 100 120 160
[ MnO4− ]
(mmol.L-1) 2,00 2,00 1,92 1,68 1,40 1,00 0,59 0,35 0,15 0,00
a) Tracer la courbe représentative de [ MnO4− ] = f(t)
b) Définir la vitesse la vitesse de réaction.
Exprimer sa valeur en fonction de (d [MnO4- ]) / dt et d'autres données.
Déterminer la valeur de cette vitesse à l'instant t = 80 s.
c) Comment varie cette vitesse au cours de l'expérience ?
d) Une propriété assez générale en cinétique chimique est que la vitesse diminue au cours de l'avancement de la transformation. Est-ce le cas ici ? Justifier.
Voici mes réponses :
1. MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn 2+ + 4H2O
H2C2O4 = 2CO2 + 2H+ + 2e-
2.a) j'ai trouvé 5 mL à prélever de la solution mère de permanganate :
V0 prélevé = (C1 X V1) / C0 = (5.10^-3 X 100) / 0,10 = 5
b) n1 = V1 X C1 = 0,040 X 5,0 X 10^-3 = 2,0.10^-4 mol
n2 = V2 X C2 = 0,060 X 5,0.10^-2 = 3,0.10^-3 mol
c) j'ai trouvé MnO4- limitant avec xmax = 1,0.10^-4 mol (n1 / 2)
3. a) /
b) par définition, v(t) = (1/ VS) X (dx/dt) avec VS = V1 + V2 et où (dx/dt) à l'instant t est la pente de la tangente à x = f(t) en t.
dc v(t) = 1/VS X d[MnO4-]/dt
v(80) = 1/0,1 x 3/100 (en faisant xB-xA / yB-yA pour d[MnO4-]/dt)
= 3/10 = 0,30 mmol/L/s
= 3.10^-4 mol/L/s
Je ne suis pas trop sûre de moi pour cette question
c) Je ne sais pas trop quoi dire à part que la vitesse diminue mais est-ce que cela suffit ?
d) Je ne vois pas non plus quoi dire, pour moi c'est la même question.
Aidez-moi s'il vous plaît.
Merci d'avance.
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